水泥稳定砂砾路面基层的质量控制

1 前言

实践证明在沥青混凝土或其他黑色路面的结构中，水泥稳定砂砾，以其承载力高、板体性好、刚度大、水稳性良好等性能已被广泛用在路面基层和底基层中，尤以厂拌和采用机械摊铺修筑的水泥稳定砂砾基层为佳。

随着公路等级的不断提高，要求路面面层不但有满足要求的整体强度和稳定性，而且要有足够的平整度，才能保证行车安全、快速。要达到上述目的路面各层的施工质量是非常重要，尤其路面的基层施工质量最为关键。传统的路拌法———用五华犁搅拌，辅以人工拌合整平，虽施工简易、快捷、但因拌合不易拌均，路面整体强度不足，均匀性差，往往使路面面层过早出现局部龟裂沉陷，严重影响了行车和使用年限。相反，厂拌法配合机摊铺筑的水泥稳定的砂砾基层，就有着良好的反映，如水泥剂量4%的砂砾基层，7ｄ养护后随意钻取试样都能成型，且强度均衡，其无侧限抗压强度变化在2.2～2.8MPa之间，然而路拌相同剂量的水泥稳定砂砾基层，7ｄ养护后任意钻取试样30%左右松散不成形，成形后的试样上部好下部差，其抗压强度变化在0～2.5MPa之间。

两者对比明显看出前者的优越，实践的良好反映使人们对厂拌法的基层施工方法越来越青睐，近年来盘锦地区县级以上的重点公路建设及大修绝大部分采用厂拌法修筑路面基层，其利用率高达95%以上。本文就盘锦市中新线（中安堡——新生）段厂拌机摊水泥稳定砂砾基层的作法向同行及专家作一探讨。

2 砂砾厂拌工艺

(1)选料

当选定天然砂砾作基层材料时，那么砂砾就是水泥稳定基层中最主要的骨料成份，它的质量好坏是直接影响工程质量的。对砂砾规范已经明确规定了这种材料应有一定的级配，大于50ｍｍ的粒经料要全部筛除，规范内的粗细骨料搭配上也要均匀，粗骨料数量上要达到靠拢而不紧密为原则，其空隙让无机结合料填充，以便形成强度高稳定性良好的结构层。砂砾的压碎值要符合规范的规定，即高速公路和一级公路集料的压碎值不大于30%；二级以下公路不大于35%；对于高速公路和一级公路底基层集料压碎值不大于30%；二级以下公路不大于40%。由于盘锦地区是无砂石地区，所需的集料全部都是从北镇、黑山、海城、大石桥等地运来的，而完全符合设计标准的砂砾并不多见，因此在施工之前首先要仔细很好的选好料场，并对料厂的材料取代表性试样进行筛分、化验，对级配不合格的要进行人工掺配。其掺配方法是：首先调试筛网的孔径、把大于37.5ｍｍ的集料筛除掉，然后在调试拌和设备，找出各料斗闸门的开启刻度，测定各种原材料的流量，制定开度曲线表，在传送带上取每延米砂砾集料，烘干后称其重量，对其进行筛分，确定所需掺配碎石的重量，根据所需掺配碎石的重量按厂拌设备的实际生产率、计算出掺配碎石的流量，从开度曲线上查得碎石料仓的开启刻度，按得出的刻度试拌一次或几次，取其每次掺配后的混合料进行筛分试验，直到符合规范要求为止。

(2)选用水泥

水泥是混合料的胶结材料属快凝性的，因施工操作的环节———拌合、运输、摊铺、碾压等均需要有一定的时间，这些工序都必须在水泥终凝前完成，因此，选用水泥时宜用终凝时间长、标号较低的为佳.一

般我们选用的是325号普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥等。这些水泥拌合的砂砾料，均能满足施工过程的需要.特别要强调注意不同品牌的水泥不能混合使用，过期和不合格的水泥禁止使用.水泥另一个问题是使用多少剂量合适，当然，剂量大能提高稳定类材料的强度，可随之而来的收缩开裂随着水泥剂量的增大而增加，在北方冰冻地区黑色路面的冻裂一直是没有完全很好解决的头痛问题，再增加剂量基层又出现更多的反射裂纹，然黑色面层的裂缝就是雪上加霜了。所以，我们提倡使用低剂量：一般水泥剂量选用在4%-5%的范围内，中新线厂拌机摊水泥稳定砂砾的水泥剂量为5%，剂量的控制方法类似砂砾料掺配法，仍然是将每延米掺配合格的砂砾，取样烘干后称其重量，计算出延米集料所需的水泥量，然后根据厂拌设备的实际生产率计算出水泥的流量。再从开度曲线上查得水泥料仓的开启刻度，试拌一到二次、取样用滴定法检查其水泥含量是否准确，否则重新试配，直至符合规定。

(3)拌合

当选料及其他必须的配套工作均已就绪后，剩下就是拌合了，这也是砂砾料厂拌工艺的重要环节，各原材料一定要严格控制在试配时计算出的各料仓的开启刻度上，设备投产运行一段时间后，还需定期取样抽查，确保混合料各项成份完全符合规范要求，要确保储料仓饱满，不能塘空.在拌合的同时，另一个重要问题是加水，混合料中的水加多加少都不行，必须加到在标准击实下混合料密实度最大时的含水量，此时的水量称为最佳含水量，只有在最佳含水量下混合料的压实效果和水稳定性才最好。所以一定要控制好含水量.水量的控制，主要还是从传送带上求出每延米混合料所需要的最佳含水量，再根据机械的实际生产率确定水的流量来控制加水量。应该注意的是砂砾本身含有一定水量要考虑，特别是在雨后拌合时更要注意砂砾含水量的变化。另外当天气较热、温度较高且运输距离较远时要适当提高含水量1%-2%；此时混合料在运输途中要用遮布遮挡，防止水分蒸发。

(4)运输、摊铺、碾压

砂砾厂拌的工序完成后，接着就是及时运输、摊铺、碾压，为了便于施工、节省时间，拌合场地距离摊铺现场越近越好，最远也要保证混合料从拌合开始到碾压之间的时间不能超过3ｈ-4ｈ.所以，拌好的混合料运到摊铺现场后，要抓紧时间，及时让已经准备妥善的摊铺机，在就绪的底基层上摊铺。其摊铺用料数量Ｖ应按下列公式计算：

Ｖ=Ｌ·ｂ·ｈ·ｇ/ｒ (1)

式中：Ｌ——摊铺长度ｍ；

ｂ——摊铺宽度ｍ； ｈ——压实厚度ｍ； ｇ——压实后干容重kg/ｍ3； ｒ——虚方干容重kg/ｍ3

混合料的摊铺厚度为虚方厚度，一般按照1.25～1.3左右的系数控制，若缺乏施工经验还可以修一段试验路确定松方系数及所用机械的压实功率，并可校核摊铺机的作业速度，正常控制在1.5ｍ～2.0ｍ/ｍｉｎ情况下是否合适，一整套的适应当地情况的摊铺、碾压次数、检验方法等，通过试验路就可以制定出来指导施工.应该强调的是拌合、运输、摊铺三者应密切结合，作到相互协调连续为好.摊铺的虚方厚度由摊铺机的传感器控制，传感器的搭脚可以在事先根据设计标高测出的控制桩高程所敷设好的基准线上行走，基准线是采用直径为3ｍｍ、长为200ｍ的钢丝，将其一端固定，另一端通过弹簧秤、连接于张紧器上，(钢丝的紧张力为800-1000Ｎ)每隔5ｍ设一控制桩(采用螺旋三角座)，准确的测出控制桩的高程，将基准线固定

在螺旋三角座的线槽内，这样传感器搭脚就可以在基准线上行走了，路线纵横坡及混合料的虚方摊铺厚度就可以得到很好的控制.靠路肩侧路面设计为混凝土暗牙石，所以在摊铺前还要先安装好路缘石、控制好路缘石顶面的标高、路缘石后应填土夯实.由于路缘石顶面较平整，按高程严格控制施工的，因此传感器的搭脚可直接在路缘石顶面上行走.但要注意路缘石顶面要清除干净，不应有泥土和其它杂物，同时还要配备一台水准仪，经常复测基准线的高程和刚摊完水泥稳定砂砾的松方高程以及横坡二胁上的高程，发现问题及时处理.由于摊铺机的摊铺宽度不够，必须分两幅摊铺，为了避免纵向接缝摊铺机在摊完半幅150ｍ左右后开始调头再摊另半幅，这时靠路肩侧的传感器可直接在路缘石顶上行走，另一侧以摊铺完的水泥稳定砂砾作基准面，滑靴可直接放置其上，（距水泥稳定砂砾边缘30ｃｍ左右）摊铺机以同样的速度连续摊铺，然后再一起进行碾压.横向接缝的处理，每天的工作缝最好是选择在小桥的台背处和大桥的搭板处，如果段落较长每天的工作缝应做成横向接缝，摊铺机应驶离混合料末端，人工将末端混合料弄整齐，压路机在碾压后末端成一斜坡，在第二天开始摊铺新混合料之前，应将末端斜坡挖除，并挖成一横向与路中心垂直的断面，在断面上洒灰浆，然后再摊铺新的混合料。摊铺机在摊铺过程中如果出现了故障，而且在3ｈ之内不能修复时，摊铺机应驶离混合料端，如果现场还有混合料，应采用平地机整平和整型。当摊铺机摊完路面宽度全幅后应随即碾压。压实应遵循先轻后重，先慢后快的原则，直线段由两则路肩向路中心碾压，即先边后中，平曲线段，由内侧路肩向外侧路肩进行碾压。用12ｔ压路机1/2错轮，全路幅压完算一遍，起初头两遍用低速1.5～1.7ｋｍ/ｈ即每分钟压路机行走25～28ｍ，以后用12ｔ以上的振动压路机1/2错轮碾压2～3遍，时速为2～2.5ｋｍ/ｈ即每分钟约行走33～40ｍ左右，最后再用18～20ｔ的三轮压路机碾压两遍，当最后一次碾压1/2错轮，无明显轮迹后抽检压实度也符合要求时，路段碾压工作结束否则继续碾压直到满足为止.压实工序完成后，即可洒水养生，7ｄ内一切重车禁止通行以防损伤基层强度。

3 质量控制及检测

质量控制主要是根据《公路工程质量检验评定标准》ＪＴＪ034-2000中规定的水泥稳定粒料中基层和底基层中的指标进行检测的，在中新线虽然采用的是厂拌机摊，但是对其质量检测也不能放松，频率也不能减少，主要控制指标有纵断高程、厚度、宽度、横坡度、平整度、强度、压实度其标准和频率.厂拌机摊施工都能对以上指标进行很好的控制，但是实际摊铺现场还要加大控制力度，纵断高程控制要经常复测基准线钢丝的高程，横坡要复测两侧路缘石的高程和横坡上二肋处的高程，同时还要检测虚铺高程和厚度.在摊铺机后应有专人消除粗集料“窝”和“拉沟”并用新拌合料填补。由于摊铺机有自动找平和找拱的功能，所以平整度和横坡度得到了很好的控制。

4 施工后的体会

(1) 通过中新线认真推行厂拌机摊的施工工艺，经检测与质量控制标准(表4)对比可以看出基层各项指标如，平整度、高程、路拱、纵坡和厚度等都达到了规范和合同要求的精度范围，这就证明，只要每道工序严格按规范要求去完成，提高机械化的施工能力，大力提倡水泥稳定基层的厂拌工艺施工法就能大大提高基层的工程质量，这将对于保证面层坚固、耐久、增强抗累积变形能力会起到有力的作用。

(2) 施工中控制好基层的密实度是重中之重.从实践中我们深刻地体会到那些路段由底到上压实的好，那儿的黑色面层就十分稳定，经久耐用，表面看不到有明显地变形，车辙、沉陷等.相反、压实的差，基层的密实度低，黑色面层在行车荷载反复作用下就会产生过大的累积变形，出现龟裂、沉陷、甚至过早破坏.许

多室内试验资料也早已证明了压实度小的试件塑性变形就大，增长得快，反之，则小发展也慢.综上所述，可以明显看出基层的压实度对路面的好坏和稳定是多么的重要，所以在现场对基层施工时控制压实度务必要宁高勿低，不要限于只达到要求压实度Ｋ0为度，而应该以不低于现场ｎ次压实度试验平均值（Ｋ）的下置位界限为满足，即以公式(2)表示如下：

Ｋ-ＴαＳＫ≥Ｋ0 (2)

式中：Ｋ——压实度检测值的平均值；

Ｋ0 ——要求压实度； ＳＫ——压实度的均方差；

Ｔα——与要求有关的保证率系数。

(3) 水泥稳定砂砾基层虽有很多优点，但在冰冻地区仍然存在反射及低温裂缝的弱点，人们虽然作了不少努力，总还尚未彻底改观，为使这一现象对面层危害减到最低，笔者认为选择砂砾材料时，对于材料要考虑其抗冰冻性和低温抗裂性。让试验室作点冻融循环试验看一看强度损失或材料的收缩情况，有明显变化时可另选料场。另外还可以从材料组合上考虑，如选用二灰（水泥、粉煤灰）稳定砂砾，二灰（水泥、粉煤灰）稳定碎石等，这些材料已经实践证明都有很好的低温抗裂性。所以要使黑色面层具有坚固地稳定性和良好的使用品质，对于选用基层宜以综合考虑为佳。